venerdì 8 maggio 2015

Misteriose felci. Quarta parte

Ma loro come lo fanno?

È venuto il momento di rivelare uno dei segreti della vita privata delle Pteridofite: loro sono “diverse”.
Noi pluricellulari, in stragrande maggioranza, abbiamo almeno una costante nella vita: nasciamo diploidi e diploidi moriamo. Non è molto, indubbiamente, ma il nucleo di ognuna delle nostre cellule somatiche possiede per tutta la nostra vita due set di cromosomi: uno di origine paterna e uno di origine materna. Tutte le nostre cellule TRANNE le cellule riproduttive, i gameti. Quelli sono aploidi, cioè hanno un solo set: un cromosoma 1, un cromosoma 2, un cromosoma 3... ecc. provenienti o dal set materno o dal set paterno, fino al cromosoma 23 (che può essere X o Y e, nei mammiferi, indica il sesso biologico del nascituro). E questo perché la diploidia verrà ripristinata nei fortunati pochi gameti che riusciranno a incontrare un partner dell'altro genere durante la fecondazione. E questa aploidia dei gameti ci salva dal disastro di raddoppiare il numero di cromosomi tipici della specie generazione dopo generazione.
Detto in linguaggio scientifico, dal punto di vista riproduttivo noi siamo diplonti.
Però, nella grande maggioranza dei pluricellulari, i gameti sono cosine discrete, cellule aploidi; certo negli uccelli il gamete femminile è un uovo visibile a occhio nudo, ma pur sempre una sola cellula.
Le Pteridofite (come altre creature molto antiche, tipo i muschi) sono invece aplodiplonti, ovvero presentano un'alternanza di generazioni aploidi e diploidi. Frutto di una sperimentazione separata di Madre Natura, loro fanno le cose in grande.
Le spore sono cellule aploidi che non si uniscono ad altre cellule e che, cadendo sul terreno, possono germinare, dando origine al gametofito che ha una forma a tubercolo o, nelle felci, laminare e viene chiamato protallo. I protalli possono essere solo maschili (e producono gameti maschili), solo femminili (e producono gameti femminili) oppure ermafroditi (allora producono entrambi i tipi di gameti). I gameti maschili sono spesso provvisti di ciglia per muoversi nell'acqua; i gameti femminili, invece, sono contenuti in piccole strutture a forma di fiasco e immobili. I gameti maschili “nuotano” fino ai fiaschetti e si uniscono al gamete femminile, formando un embrione che si nutre a spese del protallo, sviluppando lo sporofito che è diploide, cioè quella che noi consideriamo la pianta vera e propria. Quando lo sporofito giunge a maturazione sulle pagine inferiori delle fronde dello sporofito si formano gli sporangi che, spesso aiutati da agenti esterni (come il vento o magari il tessuto dei vostri abiti o il pelo del vostro cane), cadono al suolo liberando le spore, aploidi. E tutto ricomincia. 


ciclo riproduttivo delle felci

Insomma, mentre voi producete i vostri gameti che, unendosi a quelli di eventuali partner daranno origine a piccolissimi umani, la felce che state guardando produce qualcos'altro (o meglio qualcun altro, che gode di esistenza autonoma, seppur breve) che a sua volta produrrà la felce che vedrete il prossimo anno.
Ma i segreti riproduttivi delle felci non finiscono qui: oltre che alla riproduzione sessuata (gametofito) e asessuata sporofito), le Pteridofite possono ricorrere alla riproduzione agamica (cioè da parti della pianta adulta).
Un esempio di questa loro capacità viene dall'osservazione della Woodwardia radicans studiata presso l'Orto Botanico di Messina, che cura un progetto per la sua moltiplicazione e salvaguardia. La Woodwardia è una felce arborea molto bella, capace di riprodursi anche per via vegetativa grazie a bulbilli che si formano in cima alla foglia e radicano quando toccano il terreno umido. Ho preso in prestito l'immagine qui sotto proprio dal sito dell'Orto Pietro Castelli di Messina.

 
Woodwardia radicans
Ma, come direbbe un mio amico, le felci sono strane, sono pure belle, ma non si mangiano... Vale proprio la pena di dedicar loro tanto spazio? Se siete così pragmatici continuate a leggere...

Tesori della Terra
Le felci arboree del carbonifero ci hanno lasciato un'eredità grandiosa. I combustibili fossili. Come ricorda il biologo evoluzionista Piotr Naskrecki (1), 
… la nostra economia, basata sui combustibili fossili , è alimentata dagli alberi che dominavano le foreste palustri del Carbonifero, precursori di piccole piante che calpestiamo oggi ogni giorno come licopodi ed equiseti, che sono fossili viventi.

carbon fossile con felce

Questo bel pezzo di carbone esibisce una felce fossile, l'ho scelto proprio per ricordarvi che i combustibili fossili derivano dalla trasformazione (carbogenesi) di sostanza organica seppellita in profondità nella crosta terrestre nel corso delle ere geologiche, in forme molecolari via via più stabili e ricche di carbonio. Uno studioso di ecologia direbbe che queste sostanze conservano nei loro legami chimici l'energia solare assorbita dalla biosfera di centinaia di milioni di anni fa grazie alla fotosintesi e, nel caso del petrolio e del gas naturale, fluita lungo catena alimentare da un livello trofico all'altro.

Ma allora le piante sono pezzi di carbonio?
In un certo senso sì. Ma quali lentissimi processi hanno consentito alle Pteridofite e alle prime Gimnosperme di trasformarsi in combustibili?
Be', immaginiamo i vegetali delle antiche foreste mentre piano piano cadono a terra e cominciano ad essere coperti da sedimenti. La pressione su di essi aumenta, il calore – compreso quello prodotto dagli elementi radioattivi della crosta terrestre – pure. Lentamente i batteri anaerobi eliminano da queste sostanze organiche l'ossigeno, l'idrogeno e l'azoto sotto forma di acqua e ammoniaca, aumentando anno dopo anno la concentrazione di carbonio all'interno di questi resti (processo di carbonizzazione), fino alla formazione di quelli che chiamiamo i vari tipi di carboni fossili.


Maggiore il tempo di carbonizzazione, maggiore il contenuto in carbonio dei combustibili che vengono così classificati in base alla sua percentuale: il litantrace, che è il più pregiato, giunge al 93%, sua cugina povera, la torba, raggiunge soltanto il 55%.
I carboni che noi abbiamo imparato a estrarre da secoli sono formati da carbonio, da una certa percentuale di idrogeno, ossigeno, azoto e piccole quantità di argilla, calcite, zolfo e acqua. Lo zolfo, che nella combustione si libera sotto forma di anidride solforosa (?) è responsabile di una bella fetta di inquinamento atmosferico.
Il petrolio, invece, è una miscela di idrocarburi liquidi, e il gas naturale una miscela di idrocarburi gassosi. Entrambi derivano dalla fossilizzazione di resti animali, in genere plancton, in ambiente marino. In senso stretto non hanno relazioni con le nostre pteridofite, ma vale la pena ricordarlo.
A questo punto si potrebbe parlare dell'impatto ambientale e sulla salute umana dei combustibili fossili, ricordare che, soprattutto il petrolio, hanno innescato rivalità, attriti e guerre fra le nazioni della Terra, disquisire sul diritto di tutti i popoli di accedervi equamente e sul loro dovere di non inquinare... Ma anche questa è un'altra storia, che esula dalla modesta portata di questo mio post da neo-appassionata di Pteridofite...
Ma non esula dalla mia convinzione marxista che l'economia fa girare buona parte del mondo e che è meglio conoscerla, almeno un po', per non esserne soltanto vittime. 


Cielo di una città cinese oscurato dai fumi di carbone

Nel sito indicato qui sopra troverete alcuni dati interessanti sull'uso del carbon fossile.

Il mio spazio dedicato alle felci finisce qui. Spero di avervi convinti che sono creature meritevoli di attenzione e di attenzioni. Io mi ci sono affezionata e continuerò ad ammirarle nei boschi. Anzi – cane, gatto, marito e figlia permettendo – ne voglio ospitare una, purché sia in grado di campare bene nel clima caldo e secco del mio terrazzo. 

Potrei cominciare con questa: mi assicurano che resiste bene sia al calcare che alla siccità. 

Polypodium vulgare



(1) Liberamente citato da A. J. Werth e W. A. Shear nel bell'articolo La verità sui fossili viventi, pubblicato in “Le Scienze” n. 560, aprile 2015).

...

lunedì 27 aprile 2015

Misteriose felci. Terza parte

Parliamo tanto di loro 
Attualmente le Pteridofite vengono considerate una divisione di piante crittogame vascolari a cui appartengono specie usualmente note come felci, equiseti, licopodi e selaginelle.
  • I licopodi
  • Gli equiseti
  • Le felci

Benché siano un gruppo antichissimo, le Pteridofite godono di ottima salute e sono rappresentate da circa 11.000 specie. A differenza delle colleghe più moderne (Gimnosperme e Angiosperme definite con il nome antipatico di “piante superiori”) che producono semi, le Pteridofite si arrangiano diversamente. Ma andiamo con ordine. 
 
Noi felci siam così...
Molte pteridofite possiedono fronde a lamina intera o spesso pennata, provviste di numerose nervature e, nello stadio giovanile, arrotolate all’apice. Ricordate quel grazioso riccioletto in punta alle felci dei nostri sottoboschi? Non esiste per strapparci un “che carine!” ma a causa della crescita più rapida della pagina inferiore delle giovani fronde rispetto a quella superiore; quando le fronde diventano adulte subiscono la vernazione circinnata, che qualunque umano (tranne i botanici) chiamerebbe "srotolamento".

Le foglie portano sulla pagina inferiore parecchi sporangi spesso riuniti in sori. Lo sporangio è talmente importante da consentire di suddividere le felci in due gruppi: eusporangiate e leptosporangiate (se non dovete sostenere un esame di botanica sistematica potete dimenticare  subito questa informazione).

La porzione di pianta che noi vediamo passeggiando nei boschi è costituita dalle fronde, insomma dalle foglie; il fusto è di solito un rizoma sotterraneo, ma – come ormai sappiamo –  nelle felci arboree tropicali cresce all'esterno e può raggiungere dimensioni simili a quelle delle palme.

 

Classificazione

(vale la raccomandazione di poche righe fa).
Un recente articolo scientifico propone, sulla base di dati morfologici e molecolari, la suddivisione delle Pteridofite in 4 classi:

Psilotum nudum
Psilotopsida 
Attualmente sono le piante vascolari più semplici, fatte proprio al risparmio, perfino prive di foglie. 
Lo Psilotum nudum è l'unica specie che vive in Europa (Spagna), le altre specie vivono nelle regioni tropicali e subtropicali. 



Equisetum Fluviatile

Equisetopsida
Sono formate da un unico ordine, le Equisetales, diffuse già alla fine dal Devoniano (395 – 345 milioni di anni fa). Quello di fianco viene chiamato anche Coda Cavallina (il perché è abbastanza evidente). E' diffuso in gran parte dell'emisfero Nord, predilige ambienti umidi, paludosi e ha notevoli proprietà curative: anti- emorragiche, cicatrizzanti, emosta- tiche diuretiche, astringenti e remineralizzanti (contiene fino al 20% di sali minerali, particolarmente di silicio). Un tempo i contadini ne mangiavano i germogli impanati e fritti, oppure conditi con aceto, e lo aggiungevano ai minestroni. Meglio non esagerare, comunque: alcune specie contengono un enzima, la tiaminasi, che disattiva la vitamina B1.
Gli antichi romani mescolavano l'equiseto all'olio d'oliva e all'argilla verde, ottenendone un composto delicatamente esfoliante. Sempre per l'alto contenuto in silicio, molte popolazioni lo usarono per levigare le superfici metalliche. 

Marattiopsida 
Anche questo gruppo ha un solo ordine, le Marattiales; comparse nel Carboniferosi sono separate dalle altre felci molto presto, vivono in ambienti tropicali e sono assai differenti dalle felci che conosciamo nelle nostre zone temperate: hanno un fusto breve e bulboso e fronde più larghe di ogni altra felce, che possono raggiungere la lunghezza di alcuni metri. Questa Marattia salicina vive a Aukland, in Nuova Zelanda
Marattia salicina o Felce del Re

Pteridopsida
Dette anche Polypodiidae, sono il più ampio gruppo di felci viventi: circa 8465 specie. Almeno un terzo di loro sono epifite. La felce  fotografata qui sotto è appunto una felce epifita, detta anche Felce a corna di cervo per le fronde caratteristiche; "epifita" indica una pianta che cresce su un'altra pianta, assorbendo l'umidità dell'aria. La nostra Platycerium presenta una serie di adattamenti interessanti: le fronde basali sono tondeggianti e formano una  lamina spugnosa che aderisce al tronco degli alberi, proteggendo le radici della felce. In alcune specie, il margine superiore di queste fronde forma una coppa in cui si raccolgono acqua piovana e detriti organici. Le epifite non vanno confuse con le piante parassite, come il vischio e certe orchidee,  che traggono sostanze nutritive dalla loro "vittima". 
Se ve lo state chiedendo, NO, l'edera non è una pianta parassita e le sue radici avventizie non intaccano la corteccia della pianta che la sostiene.

Platycerium alcicorne

Ecco, anche questa è fatta. Se troverete (es. su Wikipedia) classificazioni differenti, non preoccupatevi, Lo studio che ho citato è molto recente, la materia resta controversa e i "felciologi" sono appassionati e rissosi.

Ma prima di chiudere questo post n. 3, vi lascio con qualche notizia su una felce molto singolare: Pteridium aquilinum
Ho scoperto i segreti di questa notevolissima felce leggendo Diario di Oaxaca, il bel libro di Oliver Sacks che ho già citato nella prima parte (e recensito qui). Un compagno di viaggio di Sacks l'ha ribattezzata con ragione la "Lucrezia Borgia delle felci". 
Guardatela: bella verde, può raggiungere anche i due metri di altezza e le sue fronde si sviluppano fino a un metro di lunghezza;  sembra una felce tanto per bene, ma ha l'anima perfida di un'avvelenatrice: intanto anche lei contiene la tiaminasi che distrugge la vitamina B1, causando turbe nervose a bovini e cavalli che la mangiano: prima i poveretti perdono la coordinazione e vanno in giro barcollando, poi – se si ostinano a consumarla – cominciano a tremare, hanno le convulsioni e muoiono. Le sue fronde producono cianuro, avvelenando i disgraziati insetti che intendono cibarsene, ma Lucrezia Borgia fa di peggio: è la pianta che contiene la maggior quantità di ecdisoni, ormoni che inducono alterazioni nella metamorfosi o il blocco delle crisalidi prima del termine. Terrificante, vero? Ma non è finita: come ultimo regalo, Felce aquilina secerne una sostanza cancerogena che provoca il tumore allo stomaco.  Orrida ma fantasiosa e, a suo modo, piena di stile!  
Se state pensando che sia una felce tropicale  e che difficilmente la incontrerete siete in errore, Lei è una "specie cosmopolita", diffusa in tutte le regioni temperate e subtropicali, sia nell'emisfero settentrionale sia in quello meridionale; è presente in tutto il territorio italiano, dal livello del mare fino a 2000 metri di altitudine. State in guardia!
  
Pteridium aquilinum

sabato 18 aprile 2015

Seconda parte



Puntare verso l'alto


Esempio di cormofita
L'innovazione è stato il cormo, cioè il corpo vegetativo (diploide) formato da organi differenziati: le radici, il fusto e le foglie che, nelle pteridofite, si chiamano fronde.

Felci ed Equiseti si distinguono anche per la modalità di riproduzione: queste antichissime piante non producono semi ma spore, gameti (cioè cellule “sessuali”) prodotte all’interno degli sporangi, solitamente posizionati nella pagina inferiore delle fronde e raggruppati in strutture chiamate sori.

Per toccare con mano la seconda novità andate in un bosco e guardate dove mettete i piedi: non appena avvistate una felce afferrate GENTILMENTE una delle sue fronde e voltatela, sotto sarà piena di sori, di solito color arancio bruno.

Asplenium, sori 
Riassumiamo: le Pteridofite, con il loro cormo, ultimo modello vegetale dell'anno 425.000.000 a.C., sono piante vascolari senza semi.

Scoperta la verticalità, le Pteridofite ci hanno preso gusto... Perché fare le cose a metà?



Meglio esagerare



Venti milioni di anni prima di Angara

Avete presente la macchina del tempo? Ecco, facciamo finta che possa essere costruita. Anzi, facciamo finta che sia già disponibile. Saliamoci e impostiamo le coordinate:Angara, anno -350.000.000


Angara non vi dice nulla? Comprensibile, si tratta di un continente antichissimo, formato dalle attuali Cina e Siberia. In questo movimentato periodo le due grandi masse continentali dell'emisfero Nord, Angara e Laurentia, stanno avvicinandosi per formare il grande supercontinente di Pangea.
Il periodo Carbonifero comincia proprio quando il mare (la futura Tetide) invade Laurenzia. In pochi millenni in gran parte delle terre emerse del pianeta si instaura un clima uniforme, caldo e umido, con grandi ambienti lagunari.

Se inforchiamo gli occhiali da botanico vediamo una quantità enorme di Pteridofite e alcune Gimnosperme. Niente Angiosperme, per ora, le piante con i fiori non esistono ancora.

Cyathea Australis
In pratica esistono due tipi di foresta: quello tipico di zone estremamente umide, dove Licopodiali (Sigillarie e Lepidodendri) ed Equisetali "esagerano", raggiungendo 30, talvolta 50 m di altezza:


e il tipo più “moderno”, tipico di aree più elevate e meno umide, dove le piante hanno sviluppato vere foglie, che consentono una più ampia superficie di scambio con l'atmosfera e trasporto più rapido  di liquidi all'interno della pianta. Qui troviamo Ginkgoacee e Cordaitee (con organi riproduttivi simili quelle delle attuali conifere), Pteridosperme e le prime Cicadee, che sembrano felci arboree ma in realtà sono gimnosperme (cioè piante con ovuli femminili, polline e semi), mentre le felci formano il sottobosco. In fotografia una Cycas,  detta palma nana, con il tronco tozzo e poco ramificato e corona di  foglie (non fronde!)  in cima.


Cycas revoluta Thunb

Per dirla in modo diverso, il mondo è diviso in due biomi grandi quanto continenti:

  • bioma australe - che si estende su terre corrispondenti alle future Australia, Borneo, India, Africa e America Meridionale - con flora a Glossopteris,  più povera e monotona caratterizzata da fronde a spatola e nervature centrali; 
  • bioma boreale - che si estende su terre formate dalle future Europa centrale, Inghilterra e America Settentrionale - vario e ricco di specie tropicali, coperto di flora a Pecopteris, caratterizzata da fronde a pinnule piccole, intere o leggermente lobate, con sottili nervature laterali. 
La felce fossile della fotografia è un esemplare di Pecopteris,  proviene da Nassfid, Austria, è mia e ne vado molto fiera.



Fine della seconda parte.
Per una storia più dettagliata delle Pteridofite  Cliccate qui.
Qui, invece, troverete un buon riassunto della storia evolutiva delle spermatofite

Per finire, ecco il trailer di Epic, film del 2013 diretto da Chris Wedge (uno dei co-registi de L'era glaciale).  Solida favola a tema ecologico, Epic racconta le avventure di una giovane umana, miniaturizzata da un magico incontro,  in una foresta dove ogni pianta – felci comprese – è gigantesca. 


giovedì 9 aprile 2015

Prima parte

Misteriose felci 

giovani fronde di felce ancora arrtolate

Le felci mi piacciono, mi sono famigliari fin da quando ero piccola e passeggiavo nei boschi con mio padre. Adesso passeggio da sola o, più spesso, con il mio consorte e continuo a fermarmi a osservarle, sfiorarle con le dita, voltare le fronde alla ricerca delle spore. Sono creature interessanti, antichissime eppure, ai loro tempi, molto innovative, e quando insegno un po' di botanica alle mie classi cerco sempre di metterle in bella luce. 
Quando mi sono ritrovata fra le mani Diario di Oaxaca(1), un piccolo libro di viaggio scritto da un appassionato di felci abbastanza insospettabile come Oliver Sacks l'ho letto d'un fiato e mi sono detta: queste creature si meritano un po' di pubblicità "scientifica". E io mi merito di divertirmi un po' a parlarne.
Il risultato è qua di seguito.

Vita da alga
Le alghe campano bene. Quelle unicellulari fanno tutto quanto è necessario nel loro piccolo, ma anche quelle pluricellulari hanno pochi problemi: l'acqua, infatti, le sostiene, trasporta fino a loro l'anidride carbonica e i sali minerali; al resto ci pensa il sole. 

alga rossa: Alimenia
Le alghe, bisogna riconoscerlo, fin dalla loro comparsa (le eucariote unicellulari circa 1,5 miliardi di anni fa, le pluricellulari 700 milioni di anni fa) si sono date un gran daffare, cambiando lentamente la qualità della nostra atmosfera: l'ossigeno è uno dei prodotti della fotosintesi, che per i vegetali – durante la sintesi di glucosio  – è uno scarto. E l'ossigeno, lentamente,  1) ha cominciato ad aumentare nell'atmosfera fino ai livelli attuali, consentendo agli eterotrofi di inserirsi nella catena alimentare terrestre; contemporaneamente 2) ha prodotto (venendo a contatto con la radiazione ultravioletta della luce solare) ozono consentendo, quando la concentrazione di ozono ha raggiunto livelli adeguati, il diffondersi della vita sulla terraferma.
L'attuale percentuale di ossigeno atmosferico del pianeta (21%) sembra un fatt'apposta: sotto il 15% la vita sarebbe estremamente difficile, sopra il 25% basterebbe una piccola “miccia” a provocare esplosioni in presenza di materiali particolarmente infiammabili, per esempio oli e gas.

Alla conquista delle terre emerse
Circa 425 milioni di anni fa i vegetali iniziarono la colonizzazione delle terre emerse, e le cose per loro si fecero davvero difficili. L'alga, dicevamo, non ha bisogno di sostegno, quindi di un fusto non se ne farebbe nulla. Ma per le piante terrestri è tutta un'altra faccenda: sulla terra, la gravità non è contrastata dalla spinta idrostatica, quindi i vegetali pliricellulari avevano due alternative: rimboccarsi le maniche e mettere insieme un fusto, oppure restare sdraiati. 

Briofita
Le prime piante, ovvero le briofite (circa 10.000 specie), hanno scelto la seconda opzione: sono piccole e prive di tessuti vascolari lignificati, cioè non hanno fusto; l'incombenza di assorbire acqua e i sali minerali viene sabrigata dall'intero organismo, per capillarità. Prive di vasi legnosi, non possono contare su un sostegno e invece di svilupparsi in altezza restano di dimensioni ridotte, crescendo in direzione orizzontale.
Particolare interessante, quello che nei muschi, le briofite più evolute, può sembrare un fusticino è il gametofito, cioè la fase aploide (quella che ha solo un cromosoma per tipo invece della solita coppia come la stragrande maggioranza dei pluricellulari).
Tutti i vegetali comparsi dopo le briofite hanno scelto la prima alternativa, dotandosi di un sistema vascolare.
E chi sono state le coraggiose innovatrici? Le pteridofite, ovvero Felci e piante affini.


(1) Diario di Oaxaca, Oliver Sacks, Adelphi biblioteca 630, che ho recensito sulla  rivistaonline LN-LibriNuovi)

Questo post è piuttosto lungo, la pubblicazione continuerà nei prossimi giorni.